هموژنایزرهای رنگ با عملکرد بالا
میکسرهای فراصوتی ابزاری قابل‌اعتماد برای همگن‌سازی، پراکنده‌سازی و امولسیون‌سازی فرمولاسیون‌های مایع رنگ و رنگ‌دانه هستند. هموژنایزرهای فراصوتی نه‌تنها امولسیون‌ها و دیسپرسیون‌های رنگ بسیار پایدار و یکنواخت تولید می‌کنند، بلکه دستگاه‌های فراصوتی برای آسیاب‌کردن و خردکردن رنگ‌دانه‌ها، نانومواد و ذرات اولیه نیز به کار می‌روند. به‌دلیل نتایج عالی پراکنده‌سازی و آسیاب‌کردن، صنعت رنگ از هموژنایزرهای فراصوتی به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های موجود برای اختلاط رنگ و خمیر رنگ‌دانه استفاده می‌کند.
همگن‌سازی، پراکنده‌سازی و امولسیون‌سازی رنگ
همگن‌سازی برای کاهش اندازهٔ ذرات جامد یا قطرات به کار می‌رود تا تولید امولسیون‌ها و دیسپرسیون‌های پایدار و باکیفیت تسهیل شود. در فرمولاسیون رنگ‌ها، پوشش‌ها و ورنی‌ها، یکنواختی اندازهٔ ذرات برای دستیابی به نتایج یکدست در رنگ‌دهی، رفتار هنگام اعمال و کارکرد فرمولاسیون رنگ یا پوشش ضروری است.
هموژنایزرهای فراصوتی رنگ برای فرمولاسیون‌های دیسپرسیونی و امولسیونی
میکسرهای فراصوتی با برش بالا برای کاربردهای همگن‌سازی، امولسیون‌سازی و حل‌پذیرسازی که در آن‌ها اندازهٔ ذره یا قطره و توزیع یکنواخت برای عملکرد و کیفیت رنگ حیاتی است، ایدئال هستند.
فراصوت‌دهی فناوری ترجیحی برای همگن‌سازی است، زیرا کاویتاسیون آکوستیکی شدید ناشی از فراصوت پرتوان می‌تواند مولکول‌ها را به‌طور قابل‌اعتماد بشکند و به توزیع یکنواخت ذرات در محدودهٔ میکرونی و نانویی برساند. همگن‌سازی فراصوتی پیشرفته‌ترین روش برای تولید ذرات نانویی و میکرونی است. اندازهٔ ذرات، مانند رنگ‌دانه‌ها، روغن‌ها، موم‌ها، افزودنی‌ها و غیره، با اعمال شدت مناسب فراصوت به‌صورت اختصاصی قابل تنظیم است.
افزون بر این، پراکنده‌سازی فراصوتی می‌تواند موجب اصلاح سطح رنگ‌دانه‌ها شود و در نتیجه پایداری دیسپرسیون را به‌طور چشمگیری افزایش دهد.
پردازشگر فراصوتی صنعتی UIP16000 (16kW) برای تولید رنگ‌ها و نانوپرکننده‌ها
- رنگ‌های پایه‌آب
- رنگ‌های پایه‌حلال
- رنگ‌های امولسیونی
- رنگ‌های دیسپرسیونی
- دیسپرسیون‌های لاتکس
- امولسیون‌های موم
- بارگذاری‌های بالای رنگ‌دانه
- رنگ‌های امولسیونی براق
- سوسپوامولسیون‌ها (مخلوط سوسپانسیون و امولسیون)
- پوشش‌های با عملکرد بالا
- ورنی‌ها
- فرمولاسیون‌های پلیمری
- رنگ‌های لعابی
- افزودنی‌های نانوذره‌ای
- ذرات ساینده
- پلیمریزاسیون مینی‌امولسیونی
- پایدارسازی میکروبی رنگ‌ها و پوشش‌ها
پراکنده‌سازی فراصوتی نانوپرکننده‌ها
پرکننده‌های نانویی در پوشش‌هایی مانند پلیمرها یا رزین‌ها وارد می‌شوند. این نانوپرکننده‌ها می‌توانند خواص مکانیکی برخی مواد، مانند مقاومت در برابر UV، مقاومت در برابر خراش، سفتی و چقرمگی / استحکام کششی را به‌طور چشمگیری بهبود دهند. تفاوت اصلی میان پرکننده‌های متداول میکرونی و پرکننده‌های نانویی، نسبت بالای سطح ویژه و در نتیجه ویژگی‌های کاملاً متفاوت نانوپرکننده‌ها است. نانومواد، مانند پرکننده‌های نانومقیاس، باید به‌طور یکنواخت در فرمولاسیون رنگ یا پوشش پراکنده شوند تا تمام سطح آن‌ها بتواند با ماتریس پیرامون خود برهم‌کنش داشته باشد. نانوپرکننده‌ها تنها زمانی می‌توانند خواص خارق‌العادهٔ خود را بروز دهند که به‌صورت نانوذرات منفرد پراکنده شده باشند. هموژنایزرها و پراکنده‌سازهای فراصوتی فناوری برتر اختلاط برای بازکردن درهم‌تنیدگی‌ها، کلوخه‌زدایی و پراکنده‌سازی یکنواخت نانوذراتی مانند نانوپرکننده‌ها در یک ماتریس، مانند پلیمرها، اپوکسی‌ها یا رزین‌ها هستند. ازآنجاکه نیروهای برشی فراصوتی پیوندهای بین‌ذره‌ای را می‌شکنند، هر ذره به‌صورت منفرد در ماتریس پراکنده می‌شود و تمام خواص خود را بروز می‌دهد. بنابراین، پراکنده‌سازی و همگن‌سازی فراصوتی قابل‌اعتمادترین روش برای تولید پوشش‌های با عملکرد بالا است.
روش پراکنده‌سازی فراصوتی در مقایسه با فناوری‌های متداول آسیاب‌کاری، مانند آسیاب‌های سه‌غلتکی، گلوله‌ای یا دارای واسطهٔ آسیاب‌کاری، مزایای بسیاری دارد.
پراکنده‌سازی فراصوتی امولسیون لاتکس
اگرچه رنگ‌های لاتکس پیچیده‌ترین فرمولاسیون رنگ برای تهیه نیستند، تهیهٔ آن‌ها همچنان باید با دقت انجام شود و تمام اجزای فرمولاسیون لاتکس باید با ترتیب مشخصی اضافه شوند. در نخستین مرحلهٔ آماده‌سازی، یک سوسپانسیون پایهٔ رنگ تهیه می‌شود. برای این منظور، رنگ‌دانه‌ها همراه با عوامل ترکننده، عوامل ضدکف و سایر افزودنی‌های موردنیاز دستور ساختِ فرمولاسیون موردنظر در آب پراکنده می‌شوند. معمولاً ابتدا رنگ‌دانه‌های دی‌اکسید تیتانیوم (TiO2) پراکنده می‌شوند و سپس رنگ‌دانه‌های پرکننده اضافه می‌شوند. در بیشتر فرمولاسیون‌ها، ترتیب و میزان افزودن این ترکیبات عاملی اساسی و مؤثر بر کیفیت است. برای ترکردن و پراکنده‌سازی ذرات، عمدتاً از میکسرهای پرسرعت تیغه‌ای / دورانی استفاده می‌شود که متداول‌ترین روش امولسیون‌سازی لاتکس هستند. با میکسرهای تیغه‌ای یا دورانی، اختلاط یک فرمولاسیون پایهٔ یکنواخت کاری زمان‌بر است. سپس امولسیون لاتکس به مخلوط اضافه می‌شود و با سطح بسیار پایین‌تری از انرژی اختلاط در آن ادغام می‌شود. امولسیون‌های لاتکس مستعد هم‌جوشی قطرات یا شکستن هستند و به شرایط ملایم همگن‌سازی نیاز دارند. سپس غلیظ‌کننده‌هایی که از قبل پراکنده شده‌اند اضافه می‌شوند تا گرانروی امولسیون نهایی رنگ لاتکس به قوام مطلوب برسد.
پراکنده‌ساز فراصوتی می‌تواند تهیهٔ امولسیون‌های لاتکس را به‌آسانی و با اطمینان انجام دهد. ازآنجاکه انرژی فراصوت‌دهی و در نتیجه شدت پراکنده‌سازی را می‌توان متناسب با امولسیون‌سازی و همگن‌سازی در مراحل مختلف آماده‌سازی تنظیم کرد، می‌توان به‌طور قابل‌اعتماد از تجزیهٔ اجزا یا شکستن امولسیون لاتکس جلوگیری کرد. پراکنده‌سازی فراصوتی روشی اثبات‌شده برای ترکردن کامل پودر است. ترتیب افزودن مواد و موارد مشابه را می‌توان مطابق الزامات فرمولاسیون تغییر داد. تنظیم ایدئال انرژی فراصوتی ورودی، امکان بروز کامل قدرت رنگ‌دهی رنگ‌دانه‌ها را فراهم می‌کند و به تولید رنگ امولسیونی لاتکس باکیفیت می‌انجامد.
ازآنجاکه پراکنده‌ساز فراصوتی مجهز به سلول جریان یک سامانهٔ بسته است، ورود ناخواستهٔ هوا یا کف‌کردن رخ نمی‌دهد. دستگاه فراصوتی مزایایی شامل استحکام و قابلیت اطمینان، کاربری آسان و ایمن، چرخه‌های کوتاه‌تر پردازش ناپیوسته و روال‌های ساده‌تر فرمولاسیون دارد. حتی با یک دستگاه فراصوتی رومیزی در آرایش جریان‌گذر نیز می‌توان حجم‌های قابل‌توجهی از تولید را به‌طور مؤثر و مقرون‌به‌صرفه پردازش کرد.
پیش و پس از فراصوت‌دهی: منحنی سبز اندازهٔ ذرات پیش از فراصوت‌دهی را نشان می‌دهد؛ منحنی قرمز توزیع اندازهٔ ذرات سیلیکای پراکنده‌شده به روش فراصوتی است.
پراکنده‌سازی فراصوتی امولسیون‌های موم
امولسیون‌ها و دیسپرسیون‌های موم، افزودنی‌های فرموله‌شده‌ای هستند که از ذرات ریز و پایدارشدهٔ موم با توزیع همگن در آب ساخته می‌شوند. هنگامی که موم به‌صورت قطرات نانویی با توزیع بسیار همگن قطرات پراکنده شود، امولسیون پایدار موم به دست می‌آید. هموژنایزرهای فراصوتی نیروهای برشی شدیدی ایجاد می‌کنند و سامانه‌های پراکنده‌سازی قابل‌اعتماد و مستحکمی برای تولید نانوامولسیون‌های پایدار موم هستند.
دربارهٔ امولسیون‌سازی فراصوتی موم بیشتر بخوانید!
پراکنده‌ساز فراصوتی مجهز به سلول جریان شیشه‌ای برای نمایش همگن‌سازی رنگ قرمز
رنگ‌دانه‌های مشکی UV: پیش و پس از فراصوت‌دهی
هموژنایزرهای فراصوتی با برش بالا برای فرمولاسیون‌های رنگ
هموژنایزرها، پراکنده‌سازها، امولسیون‌سازها و آسیاب‌های Hielscher Ultrasonics در تولید صنعتی رنگ‌ها و پوشش‌های با عملکرد بالا به کار می‌روند. هموژنایزرهای فراصوتی با انرژی شدید در فرکانس فراصوت، نیروهای برشی بسیار زیاد، تلاطم و نیروهای تخریبی ایجاد می‌کنند. این نیروهای فراصوتی فوق‌العاده شدید، اثر موردنیاز را به دوغاب‌های جامد–مایع منتقل می‌کنند تا ذرات پراکنده و آسیاب شوند و به اندازه و کارکرد مطلوب برسند.
آسیاب‌کاری فراصوتی با بارگذاری بالای مواد جامد
سامانه‌های فراصوتی درون‌خطی می‌توانند غلظت‌های بسیار بالای مواد جامد را به‌آسانی پردازش کنند. تا زمانی که بارگذاری ذرات دوغاب در حدی باشد که بتوان آن را پمپاژ و از سلول جریان فراصوتی عبور داد، هموژنایزرهای فراصوتی صنعتی Hielscher می‌توانند هر نوع دوغاب خمیری با گرانروی بالا را به‌طور قابل‌اعتماد پردازش کنند. آسیاب‌کاری تر فراصوتی معمولاً برای تهیهٔ مستربچ‌های رنگ‌دانه‌های میکرونی و نانویی به کار می‌رود. توانایی پردازش چنین بارگذاری بالایی از مواد جامد، حتی ذرات ساینده، هموژنایزرهای فراصوتی با برش بالا را به مؤثرترین و کارآمدترین فناوری آسیاب‌کاری رنگ‌دانه‌ها و نانوذرات تبدیل می‌کند.
همزن‌های فراصوتی مخزن و راکتورهای جریان‌گذر
فرمولاسیون‌های رنگ را می‌توان در مخازن باز یا به‌صورت ناپیوسته مخلوط کرد؛ در این حالت یک یا چند پروب فراصوتی در آن‌ها قرار می‌گیرد. اختلاط در ظرف باز با سامانه‌ای مانند Hielscher SonoStation (تصویر سمت چپ را ببینید)، آرایشی ایدئال برای پراکنده‌سازی حجم‌های متوسط فرمولاسیون‌های با گرانروی کم تا متوسط است. برای دبی حجمی بالا، کاربردهای شدید آسیاب‌کاری و شکستن ذرات اولیه و نیز دوغاب‌ها و خمیرهای با گرانروی بالا، راکتور فراصوتی قابل تحت‌فشارگذاری گزینهٔ مطلوب است.
ظرف بازی مانند مخزن را نه می‌توان تحت فشار قرار داد و نه برای پردازش یکنواخت حجم‌های بزرگ‌تر و/یا مواد بسیار گرانرو ایدئال است. راکتور فراصوتی جریان‌گذر را می‌توان تا چند barg تحت فشار قرار داد. اعمال فشار هنگام فراصوت‌دهی، کاویتاسیون آکوستیکی و در نتیجه نیروهای برشی و اثرات پراکنده‌سازی / آسیاب‌کاری / همگن‌سازی فراصوت را تشدید می‌کند. هم‌زمان، تمام رنگ یا رنگ‌دانه‌ها به‌طور یکنواخت به راکتور تغذیه می‌شوند: با زمان ماند یکسان و پردازش تحت شرایط فراصوتی دقیقاً یکسان، نتیجه‌ای بسیار همگن در پراکنده‌سازی / آسیاب‌کاری حاصل می‌شود. پردازش بسیار یکنواخت تحت نیروهای شدید فراصوتی به تولید محصولات رنگی برتر می‌انجامد.
Hielscher Ultrasonics طیف کاملی از پردازشگرهای فراصوتی با عملکرد بالا را همراه با آرایش‌های مخزن و راکتور ارائه می‌دهد تا تجهیزات ایدئال پراکنده‌سازی فراصوتی برای تولید رنگ شما فراهم شود.
پراکنده‌سازهای فراصوتی برای هر ظرفیت تولید
دامنهٔ محصولات Hielscher Ultrasonics تمام طیف پردازشگرهای فراصوتی را پوشش می‌دهد؛ از دستگاه‌های فراصوتی آزمایشگاهی جمع‌وجور و سامانه‌های رومیزی و پایلوت تا پردازشگرهای فراصوتی کاملاً صنعتی با ظرفیت پردازش چندین بار کامیون در ساعت. این مجموعهٔ کامل محصولات به ما امکان می‌دهد مناسب‌ترین پراکنده‌ساز فراصوتی را برای فرمولاسیون‌های رنگ، ظرفیت فرایند و اهداف تولید شما ارائه کنیم.
سامانه‌های فراصوتی رومیزی برای آزمون‌های امکان‌سنجی و بهینه‌سازی فرایند ایدئال هستند. افزایش مقیاس خطی بر پایهٔ پارامترهای تثبیت‌شدهٔ فرایند، افزایش ظرفیت پردازش از بچ‌های کوچک‌تر تا تولید کاملاً تجاری را بسیار آسان می‌کند. افزایش مقیاس را می‌توان با نصب یک واحد پراکنده‌ساز فراصوتی پرتوان‌تر یا با آرایش موازی چند دستگاه فراصوتی انجام داد. Hielscher با UIP16000 پرتوان‌ترین پراکنده‌ساز فراصوتی جهان را ارائه می‌کند.
دامنه‌های قابل‌کنترل دقیق برای نتایج بهینه
تمام دستگاه‌های فراصوتی Hielscher به‌دقت قابل‌کنترل هستند و ازاین‌رو تجهیزاتی پرکار و قابل‌اعتماد در تولید محسوب می‌شوند. دامنه یکی از پارامترهای حیاتی فرایند است که بر کارایی و اثربخشی پراکنده‌سازی فراصوتی و آسیاب‌کاری تر خمیرهای رنگ‌دانه، رنگ‌ها و پلیمرها تأثیر می‌گذارد.
تمام پردازشگرهای Hielscher Ultrasonics امکان تنظیم دقیق دامنه را فراهم می‌کنند. سونوتْرودها و هورن‌های تقویت‌کننده از لوازم جانبی هستند که امکان تغییر دامنه را در محدوده‌ای حتی گسترده‌تر فراهم می‌سازند. پردازشگرهای فراصوتی صنعتی Hielscher می‌توانند دامنه‌های بسیار بالا و شدت فراصوتی موردنیاز برای کاربردهای دشوار را تأمین کنند. کارکرد پیوسته با دامنه‌های تا 200µm به‌آسانی در بهره‌برداری 24/7 امکان‌پذیر است. دامنه‌های بالا برای کاربردهای فراصوت پرتوان، مانند نانودیسپرسیون‌ها، سنتز نانوذرات، آسیاب‌کاری ذرات اولیه و مینی‌امولسیون‌ها، ضروری هستند.
تنظیمات دقیق دامنه و پایش مداوم پارامترهای فرایند فراصوتی از طریق نرم‌افزار هوشمند، به شما امکان می‌دهد رنگ‌دانه‌ها و دوغاب‌های پودری خود را در مؤثرترین شرایط فراصوتی پردازش کنید. فراصوت‌دهی بهینه برای بهترین نتایج پراکنده‌سازی!
آزمون آسان و بدون ریسک
فرایندهای فراصوتی را می‌توان به‌صورت کاملاً خطی افزایش مقیاس داد. این بدان معناست که هر نتیجه‌ای که با یک دستگاه فراصوتی آزمایشگاهی یا رومیزی به دست آورده‌اید، با استفاده از پارامترهای فرایندی دقیقاً یکسان، در مقیاس بالاتر با دقیقاً همان نتیجه قابل دستیابی است. این ویژگی، فراصوت‌دهی را برای آزمون امکان‌سنجی بدون ریسک، بهینه‌سازی فرایند و پیاده‌سازی بعدی در تولید تجاری ایدئال می‌کند. با ما تماس بگیرید تا بدانید فراصوت‌دهی چگونه می‌تواند تولید رنگ و رنگ‌دانهٔ شما را بهبود دهد.
بالاترین کیفیت – طراحی و ساخت در آلمان
Hielscher به‌عنوان کسب‌وکاری با مالکیت و مدیریت خانوادگی، بالاترین استانداردهای کیفیت را برای پردازشگرهای فراصوتی خود در اولویت قرار می‌دهد. تمام دستگاه‌های فراصوتی در دفتر مرکزی ما در تلتو، نزدیک برلین در آلمان، طراحی، ساخته و به‌طور کامل آزمایش می‌شوند. استحکام و قابلیت اطمینان تجهیزات فراصوتی Hielscher آن‌ها را به تجهیزاتی پرکار در تولید شما تبدیل می‌کند. کارکرد 24/7 تحت بار کامل و در محیط‌های دشوار، ویژگی ذاتی پراکنده‌سازهای با عملکرد بالای Hielscher است. این ویژگی، تجهیزات فراصوتی Hielscher را به ابزاری قابل‌اعتماد تبدیل می‌کند که الزامات پردازش رنگ شما را برآورده می‌سازد.
| حجم بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| قابل‌اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل‌اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
منابع علمی / مراجع
- N.P. Badgujar , Y.E. Bhoge , T.D. Deshpande , B.A. Bhanvase , P.R. Gogate , S.H. Sonawane , R.D. Kulkarni (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment & Resin Technology, Vol. 44 No. 4, 2015. 214-223.
- Siti Hajar Othman, Suraya Abdul Rashid, Tinia Idaty Mohd Ghazi, Norhafizah Abdullah (2012): Dispersion and Stabilization of Photocatalytic TiO2 Nanoparticles in Aqueous Suspension for Coatings Applications. Journal of Nanomaterials, Volume 2012.
- Kimitoshi Sato; Ji‐Guang Li; Hidehiro Kamiya; Takamasa Ishigaki (2008): Ultrasonic Dispersion of TiO2 Nanoparticles in Aqueous Suspension. Jouranl of American Cermaic Society Vol. 91, Issue 8, 2008.
- Karl A. Kusters; Sotiris E. Pratsinis; Steven G. Thoma; Douglas M. Smith (1994): Energy–Size Reduction Laws for Ultrasonic Fragmentation. September 1994, Powder Technology 80 (3), 1994. 253–263.
- Stoffer J.O.; Fahim M. (1991): Ultrasonic dispersion of pigment in water based paints. Journal of Coatings Technology, 63, (797), 61.
دانستنی‌های مفید
تفاوت دیسپرسیون‌ها و امولسیون‌ها چیست؟
تعریف دیسپرسیون:
یک دیسپرسیون سامانه‌ای است که در آن ذرات توزیع‌شدهٔ یک ماده در فاز پیوستهٔ ماده‌ای دیگر پراکنده هستند. این دو فاز ممکن است حالت فیزیکی یکسان یا متفاوتی داشته باشند.
انواع مختلف دیسپرسیون‌ها از یکدیگر متمایز می‌شوند. عوامل تمایز، برای مثال، نسبت اندازهٔ ذرات پراکنده به ذرات فاز پیوسته، وقوع یا عدم وقوع رسوب و وجود حرکت براونی هستند. به‌طور کلی، دیسپرسیون‌هایی با ذرات به‌اندازهٔ کافی بزرگ برای ته‌نشینی، سوسپانسیون نامیده می‌شوند؛ درحالی‌که انواع دارای ذرات کوچک‌تر، کلوئید و محلول نام دارند. امولسیون زیرنوع خاصی از دیسپرسیون است که در آن دو مایع امتزاج‌ناپذیر (دو فاز با حالت فیزیکی یکسان) در یکدیگر پراکنده می‌شوند.
تعریف امولسیون:
امولسیون‌ها سامانه‌های مایعی متشکل از دست‌کم دو مایع امتزاج‌ناپذیر هستند که در آن‌ها یکی از مایعات به‌صورت قطرات کوچک در دیگری پراکنده است. فاز متشکل از قطرات کوچک و توزیع‌شده، فاز پراکنده یا داخلی نامیده می‌شود، درحالی‌که فاز دیگر، فاز پیوسته یا خارجی نام دارد. دو نوع اصلی امولسیون از یکدیگر متمایز می‌شوند: امولسیون‌های روغن در آب (O/W) و آب در روغن (W/O). در امولسیون روغن در آب (O/W)، فاز داخلی روغن یا مایعی امتزاج‌پذیر با روغن و فاز خارجی آب یا مایعی امتزاج‌پذیر با آب است. در امولسیون آب در روغن (W/O)، فاز داخلی مایعی آب‌مانند و فاز خارجی مایعی روغن‌مانند است.
بیشتر امولسیون‌ها به عامل امولسیون‌ساز نیاز دارند که با نام پایدارکننده یا سورفکتانت شناخته می‌شود. اندازهٔ قطرات نیز نقشی حیاتی در پایداری امولسیون دارد. هرچه اندازهٔ قطرات کوچک‌تر باشد، امولسیون پایدارتر است.
فناوری فراصوت با عملکرد بالا! دامنهٔ محصولات Hielscher تمام طیف را از دستگاه فراصوتی آزمایشگاهی جمع‌وجور و واحدهای رومیزی تا سامانه‌های فراصوتی کاملاً صنعتی پوشش می‌دهد.